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Verfahren zur Herstellung von Kunststoffisolatoren Seit es Kunststoffe
mit guten dielektrischen und mechanischen Eigenschaften gibt wird versucht, diese
Stoffe als elektrisches Isoliermaterial zu verwenden. In neuerer Zeit werden Kunststoffe,
hier besonders die Epoxydharze, im Regelfall mit Füllstoffen oder Armierungversehen
auch in der Hochspannungstechnik angewandt. Sie lösen heute in manchen Fällen bereits
die keramischen Werkstoffe ab. So sind bereits Stützisolatoren für Innenraum und
Langstabisolatoren für Freiluft im Einsatz sowie auch glatte Isolierstangen in der
Erprobung. Die Vorteile der mechanisch hochwertigen Kunststoffe gegenüber keramischen
Werkstoffen sind im hinblick auf die Verwendung zu Isolatoren die guten mechanischen
Eigenschaften. Außerdem sind diese Stoffe leichter zu bearbeiten und bei den immer
geringer werdenden Kunststoffpreisen auch wirtschaftlicher. Die Nachteile sind vorallem
bei Verwendung in Freiluftanlagen die geringe Kriechstromfestigkeit und die Isolationsfestigkeit
bei Lichtbogen- und Sonneneinwirkung. Die nachfolgend beschriebene Erfindung zeichnet
ein Verfahren auf wie die vorgenannten Vorteile der Kunststoffe und z. B. des Porzellans
gleichermaßen genütztwerden können.
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Bei Isolatoren zur Verwendung in Freiluft wird gefordert eine hohe
Kriechstrom- und eine hohe mechanische Festigkeit. Wie z. B. im Bild 1 dargestellt,
ist Gegenstand der Erfindung ein Isolator, bei dem für die Spannung und Kriechstromfestigkeit
Porzellan- oder Glaskappen, für die mechanische Festigkeit ein Kern aus hochwertigem
armiertem Kunststoff verwendet wird. Ein solcher Isolator läßt sich ber ohne weiteres
nicht wirtschaftlich herstellen. Hierzu wird nun folgendes Verfahren vorgeschlagen.
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Die Porzellan- oder Glaskappen werden zwischen einzelnen Kernteilen
gesteckt und der gesamte Isolator, der aus mehreren Einzelteilen zusammengestellt
ist, so hoch vorgespannt, daß eines Teils die Auflageflächen vakuumdicht sind, zum
anderen bei der Verwendung keine Zugkräfte auf die Verbindungsstellen zwischen Porzellan
und Kunststoff auftreten. Bei der erstellung werden die so vorgespannten Isolatorenteile
in den Kanälen (siehe z;B.
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Bild 1) evakuiert und bei ausreichendem Vakuum mit einem gießfähigen
Kunststoff ausgefüllt, Der Vorteil liegt nun darin, daß hierdurch keine großen Vakuumbehälter
benötigt werden sondern nur der auszufüllende Raum zu evakuieren ist. Hierdurch
wird es möglich, selbst sehr lange Isolatorenketten wirtschaftlich herzustellen.
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In Bild 2 ist als Beispiel eine ähnliche Lösung vorgeschlagen.
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Hier wird ein glatter jiunststoffstab verwendet, auf dem abwechselnd
eine Hülse und dann eine Porzellan- oder Glaskappe und wiederum eine Hülse und so
fort zusammengesteckt sind. Hierbei werden wiederum die Hülsen soweit vorgespannt,
daß die bei der Verwendung auftretenden Zugkräfte an der Porzellan- oder Glaskappe
aufgenommen werden können.
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Die heute verfügbaren Kunststoffkleber gestatten ein festes Zusammenfügen
von Einzelteilen zu hoch beanspruchten Anlageteilen. Es ist möglich, die Kleber
so einzustellen, daß sie im ausgehärteten Zustand noch elastisch oder sehr hart
werden.
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Dieser Umstand wird auch bei vorliegendem Verfahren genützt.
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Erfindungsgemäß werden die Einspannflächen der kriechwegschaffenden
Kappen (siehe 1 im Bild 1, 2 und 3) vor dem Zusammenstecken mit elastisch eingestellten
Klebern bestrichen.
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Es können praktisch beliebig viele mechanisch tragende Einzelelemente
(siehe 2 im Bild 1) zusammengefügt werden. Sie werden dann mit einer Spannvorrichtung
zusammengepresst und dann verklebt, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
diese Isolatoren und isolierenden Bauelemente unter Vor spannung aus einzelnen Bauteilen
aus gleichen oder verschiedenen Materialien zusammengepreßt und verklebt werden
wobei die Vorspannung etwa in entgegengesetzter Richtung wie die Beanspruchungsrichtung
bei ihrer Verwendung aufgebracht wird.
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Um eine lunkerfreie Verklebung und Ausgießung der Hohlräume zu gewährleisten
wird an den Nippeln (siehe 3 im Bild 1, 2 und 3) eine Vakuumpumpe angeschlossen
und die im Kern befindlichen Hohlräume evakuiert, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß die beim Zusammenfügen der einzelnen Bauteile entstehenden hohlräume und Spalten
mittels angebrachter Bohrungen oder durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen
Teilen evakuiert werden und eine Vakuumpumpe außen am Werkstück angeschlossen wird.
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Nachdem die Elemente verpreßt sind und sich durch das Pumpen ein Vakuum
eingestellt hat wird durch die Hohlräume dünnflüssiger Kunststoffkleber derart eingefüllt,
daß nach erreichtem Vakuum und eingestellter mechanischer Vorspannung die evakuierten
Räume mit gießfähigem Isolationsmaterial mit Klebereigenschaften wie Gießharze oder
sonstige Kunststoffkleber ausgefüllt werden.
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Um den Isolatoren oder elektrisch isolierenden Baueleaenten eine hohe
Kriechstromfestigkeit zu verleihen, werden erfindungsgemäß für die Bauteile, die
der Schaffung von Kriechwegen und Erhöhung der Uberschlagspannung dienen, glasiertes
Porzellan, glasierte keramische Materialien, Glas oder sonstige Isoliermaterialien
verwendet.
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Die Isolatoren oder die elektrisch isolierenden Bauelemente müssen
mechanisch hoch belastbar sein. Erfindungsgemäß werden deshalb für die Bauteile
(siehe 2, 4, 5 und 6 in Bildern 1, 2 und 3) die mechanisch hoch beansprucht werden,
wie der Strunk des Isolators oder tragende Teile der elektrisch isolierenden Bauelemente,
hochfeste Kunststoffe und Kunststoffe mit armierenden Einlagen oder solche mit Füllstoffen
verwendet.
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In besonderen Fällen z. B. bei Verwendung des Verfahrens bei Hochspannungswandlern,
Hochspannungskondensatoren, elektrisch isolierenden Bauelementen wie z. B. in Bild
2 und 3 dargestellt, können diese aus geeigneten Halbfabrikaten, also vorgefertigten
Profilen hergestellt werden, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß als tragendes
Teil eines elektrisch isolierenden Bauelementes oder eines Isolators ein ungeteiltes
Halbfabrikat
wie Rundstangen, Profilstangen, Kastenprofile oder Rohre verwendet werden, auf die
die kriechwegschaffenden Bauteile sowie die der Befestigung dienenden Konstruktionsteile
gesteckt und derart verklebt werden, daß durch die Vorspannung am kriechwegschaffenden
Bauelement bei diesem an der Einspannstelle unter betriebsmäßiger Belastung keine
wesentlichen Zugspannungen auftreten.
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Im Gegensatz zu dem Vorschlag gemäß Bild 2, wo bei Aufbringung der
Vorspannung an der Kappe nach Verklebung die Gegenkräfte vom ungeteilten Kern (6)
als Zugkräfte aufgenommen werden, wird erfindungsgemäß wie im Bild 3 dargestellt,
eine innenliegende Manschette (5) derart eingelegt, daß diese die von den Hülsen
(4) auf die Kappe (1) aufgebrachte mechanische Vorspannung nach der Verklebung aufnimmt
und dadurch das ungeteilte Kernstück (6) von Zugspannung entlastet.
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Das Einspannen der Kappen (1) hat im wesentlichen den Sinn, zu verhindern,
daß größere Zugkräfte beim Einsatz der Isolatoren an diesen Kappen auftreten. Dies
ist besonders von Bedeutung, wenn die Kappen aus Porzellan, keramischen Werkstoffen
oder Glas bestehen. Da an diesen Einspannstellen bei Belastung grössere Zugkräfte
auftreten, so würden vorgenannte Materialien zerbrechen und damit die Konstruktion
den Anforderungen nicht mehr genügen.
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Dieses Verfahren eignet sich darüberhinaus auch, Kunststoffteile jeglicher
Art zu Isolatorenteilen zusammenzukleben. So ist es zum Beispiel auch möglich isolierende
Teile, wie z. B. in Bild 3 dargestellt, herzustellen, aus denen tragende Konstruktionen
zusammengefügt werden um gegebenenfalls Traversen von Hocspannungsleitung hieraus
zusammenzubauen ohne zusätzliche Hängeisolatoren zu verwenden.